體內組織細胞在體外培養時,所需培養環境基本相似,但由于物種、個體遺傳背景及所處發育階段等的不同,各自要求條件有一定差別,所采取的培養技術措施亦不盡相同,現介紹個別組織細胞培養的要點如下:
第一節 上皮細胞培養
上皮細胞包括腺上皮是很多器官如肝、胰、乳腺等的功能成分,又由于癌起源于上皮組織,故上皮細胞培養特別受到重視。但上皮細胞培養中常混雜有成纖維細胞,培養時生長速度往往超過上皮細胞,并難以純化,同時上皮細胞難以在體外長期生存,因此純化和延長生存時間是培養關鍵。
體內上皮細胞生長在膠原構成的基膜,因此培養在有膠原的底物上可能利于生長,另外人或小鼠表皮細胞培養在以3T3細胞為飼養層(用射線照射后)時,細胞易生長并可發生一定程度的分化現象。降低PH、Ca2+含量和溫度,向培養基中加入表皮生長因子,均有利于表皮細胞生長。
以表皮細胞為例,用皮膚表皮和真皮分離培養法可獲得純上皮細胞,其法如下(黑木凳志夫 1981)
1、取材:外科植皮或手術殘余皮膚小塊,早產流產兒皮膚更好,取角化層薄者,切成0.5-1平方厘米小塊。
2、置0.02%EDTA中,室溫,5分鐘。
3、換入0.25%胰蛋白酶中,4℃過夜。
4、分離:取出皮塊,用血管鉗或鑷子將表皮與真皮層分開。
5、取出表皮,剪成更小的塊后,置0.25%胰酶中,37℃,30—60分鐘。
6、反復吹打,制成懸液。
7、培養:用80目不銹鋼紗網濾過后,低速離心,吸去上清。
8、直接加入培養基(Eagle加20%小牛血清)制成細胞懸液,接種入培養瓶,CO2溫箱培養。
第二節 內皮細胞培養
內皮細胞易于從大血管分離培養成單層細胞,對于研究內皮細胞再生、腫瘤促血管生長因子(TAF)等有很大價值。
研究人內皮細胞培養以人臍帶靜脈灌流消化法最為簡便,其法如下:
1、產后新鮮臍帶,無菌剪取10—15厘米長一段,如不能立即培養,可于12小時內保存于4℃。
2、用三通注射器吸取溫PBS液注入臍靜脈中洗去殘血,在入口處用線繩扎緊,以防液體返流。
3、用血管鉗夾緊臍帶一端,從另一端向臍靜脈中徐徐注入終濃度為0.1%的粗制膠原酶,充滿血管,消化3—10分鐘;注入口用線繩扎,以防液體返流。
4、吸出含有內皮細胞的消化液,于離心管中,注入溫PBS輕輕反復沖洗后,一并注入離心管中(此步驟可重復)。
5、離心去上清,加入RPMI1640培養液制成細胞懸液,接種入培養器皿中,置溫箱培養。兩至三天可見細胞長成單層。
第三節 神經細胞培養
神經細胞(神經元)不易培養,只有在適宜情況下,如接種在膠原底層上,或加入神經生長因子和膠質細胞因子時,可出現一定程度的分化,長出突起等現象,但很難使之增值。而神經膠質細胞是神經組織中比較容易培養的成分。
人、鼠等腦組織即可用于神經膠質細胞培養,不僅能獲得生長的膠質細胞,也可形成能傳代的二倍體細胞系。一般說來,膠質細胞在培養中生長不穩定,不易自發轉化,但對外界因素仍保持很好的敏感性,可用ROUS病毒和SV4等誘發轉化。
一. 設備: 無菌操作設備。
二. 大型設備CO2培養箱:恒溫5%、10%CO2維持培養液中pH值。
倒置顯微鏡:用于每天觀察貼壁細胞生長情況。
解剖顯微鏡,用于準確地取材。
常溫冰箱:-4℃,用于保存各種培養液,解剖液和鼠尾膠。
低溫冰箱:-20℃--80℃,用于儲存血清酶,貴重物品和試劑。
電熱干烤箱:用于消毒玻璃器皿。
高壓消毒鍋:用于消毒培養皿,手術器械。
過濾器:配制解剖液、培養液,必須過濾后才可使用,以去除細菌。
滲透壓儀,pH劑,天平等。
三. 培養器皿及手術器械
1 培養皿:常用35mm塑料及玻璃皿,解剖取材用15mm-90mm直徑。
2 培養板,24-40孔,可用于開放培養。
3 培養瓶:
4 吸管,常用1,5,10ml,均需泡酸、洗滌、滅菌后方可使用。
5 各類培養液貯存器。
6 小型手術器械。
準備:
一 配制培養液
(1) 解剖液:以無機鹽(去除Ca2+, Mg2+)加葡萄糖配制成PBS緩沖液,保持一定的滲透壓和pH值。
(2) 基礎培養基(MEM):主要為多種氨基酸,加入葡萄糖,雙蒸餾水溶解。
(3) 接種培養液:用于胰酶消化后的細胞分散,做成細胞懸液,其成分為MEM含1%谷氨酰胺,另加入10%馬血清,當天配制。
(4) 維持培養液:接種后24h,全部換成此液,后每2周換一次,每次換1/2。其成分為MEM中含5%馬血清,1%谷氨酰胺,及適量的支持性營養物質。
二 培養基質 常用鼠尾膠、小牛皮膠,多聚賴氨酸,再涂膠
三 消毒培養皿的備用。所有培養器皿均需清水沖洗2-3d,達兩次ddH2O,每遍洗刷3-4次,加塞包裝,置于烤箱中干燥消毒,于培養前1天進行。
神經細胞分散培養
(一) 選材 常用胚胎動物或新生鼠神經組織。雞胚常用胚齡6-8d,新生鼠或胎鼠(12-14d)或人胚胎。不過也有認為與組織相關。如大白鼠胚胎以19d為宜,小鼠以18d為宜,大鼠紋狀體以10d為宜;若紋狀體與黑質聯合培養的大鼠胚,則黑質以13d,紋狀體18-21d為宜;小腦以20-21d小鼠胚胎,所獲蒲氏細胞成活率高,顆粒細胞正在分化;脊髓與DRG聯合培養,常用4-7d雞胚或12-14d小鼠胚胎,取材易,神經成活率高。
(二) 取材。腦則取出相應組織,在解剖液中先剪碎,以使胰酶消化。脊髓則固定于瓊脂板上,用小刀將其要成背腹兩側,分別培養。
(三) 細胞分離與接種。神經組織用0.125-0.25%胰蛋白酶在37℃孵育30min,移入接種液,停止消化,并洗去胰蛋白酶液,用細口吸管吹打細胞懸液,使其充分分散,如此多次,待沉淀后吸出上層細胞懸液,計數,預置細胞密度,接種于培養皿(1×106),做電生理應為5×105或更低。
(四) 抑制膠質細胞生長。培養3-5d后,也有人認為培養7d后,用阿糖胞苷,或5-FU抑制神經膠質細胞的生長。
(五) 觀察。接種6-12h,開始貼壁,并有集合現象,細胞生長突起明顯,5-7d膠質細胞增生明顯,7-10d膠質細胞成片于神經細胞下面,形成地毯,2周時神經細胞生長最豐滿,四周暈光明顯,一個月后,有些神經細胞開始退化,變形,甚至出現空泡,一般培養2-4周最宜。
但神經細胞只能增大,而不能增殖,只能原代,不能傳代,不會有細胞周期,而且隨培養時間的延長,細胞數量在下降,但膠質細胞可以,神經膠質細胞也可以。在培養過程中,早期9-12d時,有較多的神經細胞死亡,這是第一次死亡階段,應注意保持條件的恒定。在此之后存活下去的細胞一般突起長而多,且相互形成突觸。
(六) 常用培養細胞實驗有:FCM的蛋白總量分析;膜片鉗與離子通道的分析;免疫組化分析;
但免疫組化分析應注意,由于抗體直接作用于活細胞,不易穿透活細胞,故對核內抗原定位時,首先考慮膜對抗體的通透性問題。常用化學試劑以增加其通透性或采用冰凍方法解決。
在免疫組化中,或其它組織學染色中,常用不同的染色方法以區分不同細胞,如半乳糖腦苷脂對小樹突膠質細胞標記明顯;GFAP對星形膠質細胞具有特異性染色等。這對研究神經系統中膠質細胞功能具有極大的應用價值。神經膠質細胞以往多被忽視,其在腦血管疾病(如缺血性損傷)、退行性疾病(如AD、PD)、損傷后膠質細胞的填充等具有不可忽視的作用。它也是神經細胞功能和營養支持的物質基礎。
第四節 肌組織細胞培養
各種肌組織均可用于培養,以心肌和骨骼肌較實用。
(-)骨骼肌細胞培養
1、出生1一2天的乳鼠,引頸處死。
2、無菌取大腿肌組織,切成0.3一0.5cm2小塊后,用不含鈣鎂離子的Hanks液配的0.25%胰蛋白酶消化,無菌紗網或紗布濾過。
3、計數調整細胞密度。
4、快接種量2×106/皿入培養基培養。
5、培養基內含10%小牛血清,可加1%的胎汁以促進分化。
接種在膠原或膠原的底物上能促進細胞分化,明膠配置:用Hanks液配成0.01%明膠。
該細胞接種率約50%,細胞生長開始呈紡錘形,培養50-52小時后出現融合形成肌細胞狀多核纖維。數日后融合停止,此時可觀察到橫紋,一般在融合后二、三天內能見到收縮現象。
(二)心肌細胞培養
心肌細胞是最早的培養材料,Carrel曾長期培養過心肌組織,至今心肌仍不失為好的培養物,最常用的是雞胚心肌。
心肌比較容易培養和生長,可用懸滴培養、組織塊培養和消化培養法,均可獲良好的效果。取心室肌培養較好,原代培養的雞胚心肌呈紡錘形,培養成功時,一周后可見節律性收縮現象。
第五節 巨噬細胞培養
巨噬細胞屬免疫細胞,有多種功能,是研究細胞吞噬、細胞免疫和分子免疫學的重要對象。巨噬細胞容易獲得,便于培養,并可進行純化。巨噬細胞屬不繁殖細胞群,在條件適宜下可生活2-3周,多用做原代培養,難以長期生存。
巨噬細胞也建有無限細胞系,大多來自小鼠,如P331、S774A.1、RAW309Cr.l等,均獲惡性,培養中呈巨噬細胞形態和吞噬功能,易于傳代和瓶壁分離,但難以建株。
培養巨噬細胞可用各樣方法和各種來源來獲取細胞,以小鼠腹腔取材法最為實用,其法如下:
1、實驗前三天,向小鼠腹腔內注入無菌硫羥乙酸肉湯lml(勿注入腸內!),以刺流產生大量的巨噬細胞。
2、引頸處死小鼠。
3、手提鼠尾將其全浸入70%乙醇中3-5秒。
4、置動物于解剖臺,用針頭固定四肢,持鑷撕開腹部皮膚,但勿傷及腹膜壁,把皮膚拉向上下兩側,暴露出腹膜壁。
5、用70%酒精擦洗腹膜壁,注射器吸10ml Eagle液注入腹腔中,同時用手指從兩側壓揉腹膜壁,使液體在腹腔內流動。
6、用針頭輕挑起腹壁并微傾向一側.使腹腔中液體集中于針頭下吸取入針管內。
7、小心拔出針頭,把液體注入離心管。
8、4℃下250g離心10分鐘后,去上清,加10ml Eagle培養基。
9、計數細胞。每只鼠可產生20一30×106細胞,其中90%為巨噬細胞。
10、以3×105個貼附細胞/平方厘米接種。
11、接種數小時后,除去培養液,可去除其它白細胞,純化培養細胞,用Eagle液沖洗1一2次,再加新Eagle培養液置CO2溫箱中。
第六節 腎小球分離、移植培養
SD大鼠頸椎脫臼法處死,75%乙醇浸泡1~2分鐘,2次,置超凈臺內,打開腹腔取出腎臟剪碎,置含Hank's液的無菌培養皿洗滌,置80目不銹鋼篩網上。用扁平自制小鏟輕輕碾磨產物微小組織透過篩網,濾過組織Hank's液混合物用吸管吸至120目不銹鋼篩網,濾過,去小組織塊,濾過物吸至200目不銹鋼篩網,輕輕濾過,Hank's液洗滌1次,收集網上腎小球,鏡下觀察為分離良好的腎小球。
腎小球用0.2%胰酶、0.1%膠原酶,37℃消化20分鐘,加血清終止胰酶反應,離心除去膠原酶。處理過的腎小球計數后接種至24孔培養板或25ml培養瓶,使腎小球大于60個/cm2,加培養基5~10ml(培養基組成:F12—3T3上清1:1;5%馬血清;2.5%胎牛血清;胰島素5μg/ml;25ng/ml氫化可的松;5μg/ml轉鐵蛋白;25ng/ml前列腺素E1;甲狀腺素0.02ng/ml;D-纈氨酸150ng/ml)腎小球培養8~10天,去除腎小球未生長組分,細胞繼續培養24小時,形態學觀察:細胞生長成單層多角型細胞,直徑約100μm。
第七節 裸小鼠移植瘤單細胞分離培養
無菌條件下取出小鼠移植瘤組織,剪成1mm3小塊,用0.5%膠原酶室溫消化30分鐘到1小時,再加等體積0.2%胰酶消化5~8分鐘,在消化過程中用吸管吹打組織塊或用自制裝置(分別作為加樣和收集器的兩個注射器中間加一小濾器連接而成,濾器中間墊兩層絲質材料以隔斷組織塊與單細胞)來回推動注射器吹打組織以分離單細胞,終止酶消化方法同上。
常規方法接種培養收獲細胞。